[发明专利]一种抗高温软化圆钢及其制备方法与应用

说明书

本发明属于钢铁材料技术领域，具体涉及一种抗高温软化圆钢及其制备方法与应用；合金组分包括：0.15‑0.25wt％的C、0.3‑1.0wt％的Si、2.0‑2.2wt％的Mn、0.1‑0.5wt％的Cr、0.3‑0.6wt％的Mo、0.22‑0.35wt％的V和0‑0.1wt％的Ti，余量为Fe；采用该圆钢生产的凿岩钎杆，母材的显微组织中包含贝氏体和1‑5％的(V,Mo)C，在室温条件下抗拉强度可达到1200MPa以上，550℃时抗拉强度不低于1100MPa；渗碳层室温时硬度为550‑650HV，550℃时硬度不低于600HV，适用于高温的工况条件下，使用寿命大幅度提高。

技术领域

本发明属于钢铁材料技术领域，具体涉及一种抗高温软化圆钢及其制备方法与应用。

背景技术

凿岩冲击钎杆的失效主要在螺纹部位和过渡槽区域，破坏形式是疲劳断裂，其中钎杆在螺纹和过渡槽断裂占2/3，杆体断裂占1/3左右，螺纹钎杆外疲劳断裂占多数，而内疲劳断裂占少数。螺纹钎杆的失效机理主要是微动磨损和冲击磨损而形成疲劳源，发展为疲劳裂纹，疲劳裂纹扩展导致钎杆最后断裂。所以，螺纹钎杆应该具有以下性能：

(1)高耐磨性和高韧性；

(2)高疲劳强度、刚性和弹性；

(3)低缺口敏感性和低疲劳裂纹扩展速率；

(4)要有一定的高温硬度和抗高温软化性。

目前，现有技术中凿岩钎杆用钢均难以满足上述条件，目前20～25CrNi3Mo钢和24～27SiMnNi2CrMo钢均较适合生产凿岩钎杆。20～25CrNi3Mo钢具有高的强度和高的韧性，低的缺口敏感性和低的疲劳扩展速率，经整体渗碳后控冷有足够的刚性和弹性，经渗碳淬火、低温回火有较高的耐磨性和疲劳强度，若再经有效的防腐处理，如SR处理或静电喷漆处理，便可获得较高的抗腐蚀疲劳能力，但该钢存在的问题是经渗碳处理后抗高温软化和高温硬度欠佳，因此，研发一种抗高温软化的凿岩钎杆用圆钢显得尤为必要。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种抗高温软化圆钢及其制备方法与应用。

采用下述技术方案：

一种抗高温软化圆钢，其合金组分包括：0.15-0.25wt％的C、0.3-1.0wt％的Si、2.0-2.2wt％的Mn、0.1-0.5wt％的Cr、0.3-0.6wt％的Mo、0.22-0.35wt％的V和0-0.1wt％的Ti，余量为Fe；微观合金元素偏析系数Mn≤1.2，Mo≤1.3。

进一步地，一种抗高温软化圆钢，其合金组分包括：0.20wt％的C、0.5wt％的Si、2.1wt％的Mn、0.2wt％的Cr、0.5wt％的Mo、0.22wt％的V和0.08wt％的Ti，余量为Fe。

所述V为合金设计成分，部分转变成碳化钒。

所述Mo为合金设计成分，部分转变成碳化钼。

为了提高圆钢的韧性和疲劳性能：

优先地，所述抗高温软化圆钢，包括：P≤0.02wt％，S≤0.015wt％，As+Sn+Sb≤0.015wt％，Pb≤0.005wt％；

所述抗高温软化圆钢中[O]≤10ppm，[H]≤1.0ppm。

所述抗高温软化圆钢中Ds类夹杂物等级≤1.0。

为了降低微观合金元素偏析系数，减少夹杂物水平：

所述抗高温软化圆钢采用带有电磁搅拌的电弧炉精炼(EMS+EAF)、钢包炉精炼(LF)和循环脱气精炼(RH)之后，经铸造、开坯、轧制成圆钢。

进一步地，所述带有电磁搅拌的电弧炉精炼，电磁搅拌的频率为1-20HZ，电流为10-50kA。